Spiegazione dei Frantoi Gyratory

Il processo di riduzione del minerale estratto per la lavorazione è noto come ‘comminuzione’, che è definito come ‘l'azione di ridurre un materiale, specialmente un minerale, in particelle minute o frammenti’; questo è normalmente ottenuto nelle operazioni minerarie attraverso uno o più stadi di frantumazione e molitura.

Le prime attività minerarie erano laboriose. La rottura del minerale avveniva tramite un piccone del minatore, mazza o punta da trapano. Fino alla metà del XIX secolo, la maggior parte della frantumazione e dimensionamento iniziale del minerale continuava ad essere eseguita localmente a mano. Operazioni successive furono assistite con martelli a caduta azionati ad acqua (prima e media rivoluzione industriale). I primi frantoi conosciuti erano pietre portatili, dove il peso della pietra aumentava la forza che un minatore poteva applicare quando martellava contro un'incudine di pietra. I piccoli volumi di roccia e aggregato prodotti venivano poi tipicamente caricati in sacchi per il trasporto su strada.

Gli Strumenti Minerari Originali

Esplosivi (polvere da sparo ecc.) furono introdotti nell'estrazione commerciale durante la rivoluzione industriale; l'uso di esplosivi per l'estrazione è noto come ‘scoppio’. Lo scoppio divenne di uso comune per l'estrazione di massa a metà del XIX secolo, seguito successivamente da scavatori a vapore. Per la prima volta, nuove tecniche e macchine minerarie iniziarono a produrre pezzi sempre più grandi di materiali liberati.

La rapida crescita della domanda nel secolo scorso ha richiesto un notevole aumento delle tonnellate di produzione, indipendentemente dai tipi di minerale estratto. Per soddisfare questo aumento della domanda, sono state sviluppate varie tecnologie di frantumazione e rottura per consentire il trasporto efficiente di materiali sfusi (tramite nastri trasportatori ecc.) dalla miniera all'impianto di lavorazione.

Oggi, la maggior parte delle operazioni di estrazione e cava utilizza frantoi come parte iniziale dei processi di beneficiamento del minerale dopo che il letto di minerale è stato liberato tramite scoppio o altre tecniche. Le eccezioni includono l'estrazione di materiali molto sciolti come le sabbie minerali, dove questo stadio di frantumazione spesso non è necessario. Allo stesso modo, molti impianti di beneficiamento/lavaggio di carbone e lignite utilizzano altre tecnologie come i Bradford Breakers e i Mineral Sizers. Ma per l'estrazione di rocce dure, l'uso di frantoi gyratory, frantoi a cono, e/o frantoi a mascelle, è il punto di partenza per la lavorazione del minerale.

Frantoio Gyratory

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Scopo dei Frantoi

Un frantoio è una macchina progettata per ridurre la dimensione dei Run of Mine (ROM) grandi rocce a rocce più piccole, ghiaia, sabbia, o polvere di roccia; questo è essenziale per il trasporto efficiente del minerale tramite nastri trasportatori ecc. La frantumazione è il primo di molti stadi che portano alla separazione del minerale dal materiale di scarto (gangue). Il materiale di scarto può essere scartato o riciclato permettendo al flusso ricco di minerale di essere ulteriormente lavorato nell'impianto principale.

Vari tipi di frantoio e separatore minerale possono essere impiegati a seconda del flusso, durezza, e proprietà del minerale in lavorazione. In tutti i casi, lo stadio di frantumazione è essenzialmente ottenuto trasferendo una forza meccanicamente amplificata (tramite vantaggio meccanico) a un materiale, per rompere i legami che tengono insieme il materiale.

La frantumazione è ottenuta facendo passare il minerale tra due superfici solide, quindi applicando una forza sufficiente per avvicinare le superfici in modo che le molecole del materiale trattato siano separate da (frattura), o, cambiare allineamento in relazione a (deformare), l'una con l'altra.

I frantoi sono comunemente classificati in base al grado in cui frammentano il materiale di partenza, con frantoi primari e secondari che gestiscono materiali grossolani, e frantoi terziari e quaternari che riducono le particelle di minerale a gradazioni più fini. Ogni frantoio è progettato per lavorare con una certa dimensione massima del materiale grezzo, e spesso consegna il suo output a una macchina di vagliatura (vagliatore), che ordina e dirige il prodotto per ulteriori lavorazioni. In molti casi, le fasi iniziali di frantumazione sono seguite da ulteriori fasi di molitura utilizzando ad esempio mulini a sfere ecc.

Tipi di Frantoi

• Frantoi Gyratory
• Frantoi a Mascelle
• Frantoi a Cono

Tipicamente, lo stadio iniziale di frantumazione è completato utilizzando o frantoi gyratory o frantoi a mascelle. Spesso è il caso che ci sarà solo un frantoio installato, e questo sarà indicato come il ‘Frantoio Primario’. I frantoi a cono sono tipicamente utilizzati per la frantumazione di 2^o, 3^o & 4^o stadio (anche se non sempre).

Componenti del Frantoio Gyratory

I frantoi gyratory furono inventati da Charles Brown nel 1877 e ulteriormente sviluppati da Gates nel 1881 (erano comunemente chiamati ‘frantoi di Gates’ nei primi anni).

Un frantoio primario è progettato per ricevere rocce run-on-mine (ROM) direttamente dalle miniere. I frantoi gyratory tipicamente frantumano per ridurre la dimensione dell'aggregato a un massimo di circa un decimo della sua dimensione originale. I frantoi gyratory sono sempre installati orientati verticalmente.

La dimensione di un frantoio gyratory è classificata da:

• Il suo gape e il diametro del mantello.
• Il diametro dell'apertura di ricezione.

Componenti del Frantoio Gyratory

• Assemblaggio del Ragno & Boccola
• Assemblaggi del Guscio Superiore & Inferiore
• Albero Principale
• Mantello & Concavi
• Trasmissione Eccentrica & Boccola
• Assemblaggio del Pignone & Contralbero
• Assemblaggio Hydroset (Supporto Idraulico)

Come Funzionano i Frantoi Gyratory

Il minerale ROM dalla miniera è tipicamente trasferito da camion da trasporto che scaricano in un tramoggia di alimentazione al livello superiore; il minerale frantumato viene poi scaricato dall'assemblaggio del guscio inferiore. In alcuni casi, può essere utilizzato un alimentatore a griglia, e il minerale sottodimensionato può essere vagliato per bypassare il frantoio (trasferito direttamente al nastro trasportatore di uscita). C'è tipicamente anche un rompighiaccio idraulico per ridurre i grandi massi ricevuti dalla miniera.

Camion da Trasporto Consegnano Minerale ROM ai Tramogge del Frantoio

Assemblaggio del Ragno (Alloggiamento del Cuscinetto dell'Albero Superiore)

Il divario tra l'albero principale e i concavi si riduce dalla cima al fondo dell'assemblaggio del frantoio. Il concavo superiore è rivestito con acciaio temprato concavo rivestimenti e l'albero principale è dotato di un rivestimento del mantello (guaina) di materiale similmente temprato.

I rivestimenti sono i principali componenti di usura di un frantoio. I rivestimenti si consumano nel tempo e proteggono l'involucro principale e l'albero dai danni. La strategia di manutenzione per un frantoio gyratory sarà ampiamente influenzata dal tasso di usura dei rivestimenti, che può essere monitorato manualmente (misurazioni dello spessore) o utilizzando strumenti di monitoraggio delle condizioni adeguati, ad esempio scansione laser. I rivestimenti e il mantello vengono sostituiti a intervalli programmati o in base ai tassi di usura registrati.

Il sistema ‘hydro set’ è un meccanismo idraulico che consente di alzare e abbassare la posizione verticale dell'albero principale (e del mantello). Cambiare la posizione del mantello modifica l'impostazione del divario all'uscita del frantoio, e di conseguenza la dimensione dell'output frantumato. L'altezza del mantello è spesso regolata automaticamente in base alla coppia prodotta, e ha un meccanismo di rilascio che consente al mantello di abbassarsi se il carico di lavoro normale viene superato; questa è una caratteristica di protezione da sovraccarico.

Il cuscinetto dell'albero superiore è racchiuso all'interno della boccola centrale del ragno. Questo arrangiamento consente una leggera oscillazione dell'albero superiore e un movimento verticale limitato prodotto dall'hydro set. Il cuscinetto del ragno è normalmente lubrificato con grasso (manuale o automatico).

Operazione del Frantoio Gyratory

L'azione di frantumazione è prodotta dall'oscillazione o ‘lancio’ (apertura & chiusura) del divario tra il rivestimento del mantello mobile, montato sull'albero verticale centrale (mandrino), e i rivestimenti concavi fissi montati sul telaio principale (guscio superiore) del frantoio. Il mantello e i concavi formano le superfici di lavoro del frantoio, producendo la forza necessaria per frantumare il minerale.

Il movimento eccentrico è ottenuto dalla boccola eccentrica inferiore e dall'arrangiamento di trasmissione sul fondo dell'albero principale. Il pignone di trasmissione del contralbero è supportato da cuscinetti del pignone e alimentato da un motore elettrico. Un cambio esterno o un arrangiamento a cinghia riduce la velocità del motore a circa 100-200 RPM al frantoio. In alcuni casi, può essere utilizzato anche un sistema di frizione per assorbire gli urti. Il pignone sul contralbero si innesta e gira il ingranaggio eccentrico o ingranaggio a corona.

Ingranaggio a Corona

La superficie interna della boccola eccentrica è lavorata fuori centro rispetto all'asse centrale del frantoio. Mentre la boccola eccentrica ruota, l'albero inferiore oscilla in un'orbita ellittica attorno alla linea centrale del frantoio. Questa azione causa l'apertura e la chiusura del divario tra il mantello e i rivestimenti concavi ad ogni rotazione dell'albero. All'estremità superiore del mantello questo movimento è molto piccolo, ma man mano che il minerale scende più in basso, il lancio aumenta e anche la forza di frantumazione aumenta corrispondentemente.

Percorso di Viaggio del Mantello del Frantoio Gyratory

Il minerale frantumato cade nell'assemblaggio del guscio inferiore ed è scaricato nel sistema di trasporto del minerale frantumato per ulteriori lavorazioni. L'involucro inferiore ospita anche un sistema di lubrificazione forzata e idraulico, che è fondamentale per l'arrangiamento di trasmissione e il meccanismo hydro set.

Ulteriori lavorazioni possono coinvolgere stadi di frantumazione aggiuntivi (secondario, terziario, quaternario ecc.), molitura, e altri passaggi di beneficiamento per adattarsi al minerale in lavorazione. Vale la pena notare che spesso ci sarà solo un frantoio primario in molte operazioni minerarie. Pertanto, il frantoio primario è una macchina critica e un importante collo di bottiglia per molti siti minerari, con poche, o nessuna opportunità di bypass.